基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术研究

基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术研究

王力

航空工业西飞机身装配厂 陕西省西安市 710089

摘要：随着机械工艺自动化水平不断提高，飞机大部件装配的工作效率也随之提升，但很多新技术还没有形成完整体系。基于此，本文针对基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术进行研究分析，在简单了解自动制孔工艺后，从装配件定位问题、加工路径的规划、装配设计和制等方面入手进行分析，以供参考。

关键词：大飞机；自动制孔；连接花技术；蒙皮

引言：在大飞机部件装配安装的过程中，涉及大飞机机身、机翼、壁板等多个部件设备，这些设备都是基于蒙皮进行自动制孔、连接的。现如今，基于蒙皮开展的自动制孔连接化技术工艺也得到了全面的发展，在各行业中得到了广泛应用，但是没有形成完成的体系，因此加强对这一技术的研究分析，具有重要意义。

一、基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺技术中的关键点

（一）蒙皮制孔工艺的分类筛选技术

大飞机技术是国家飞机技术中的核心关键，也是国家航空领域的重要战略举措之一，不仅可以对国家军事起到作用，还能够影响到国家的政治、经济等多方面领域。尤其是在当前情况下，智能化、数字化、自动化水平不断提高，传统的大飞机制造模式已经被舍弃，基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺就是其中的关键技术。在实际应用的过程中，最常用的蒙皮制孔工艺就是自动钻铆工艺，此外，焊接、胶接等方式也较为常见。新时期，蒙皮的开敞性得到大幅度提升，自动制孔设备也得到了广泛应用，因此自动钻铆技术成为大部分生产企业的收选，但是在实际应用的过程中，还需要对蒙皮有关的信息进行筛选，以此建立形成大飞机全三维数字化综合模型，让自动制孔连接化技术得到落实^[1]。

（二）蒙皮制孔工艺的信息提取技术

蒙皮制孔工艺的信息提取技术涉及的内容较多，主要包括：点位、法矢、材料、材料排序、夹层尺寸、夹层排序等信息。由上可知，不同位置、不同蒙皮连接的材料各不相同，所以想要保证工艺的准确性和安全性，就要全面提取信息为后续制作提供参考。对于飞机而言，点位、法矢都是十分重要的内容，一旦顺序篡改，那么就会对最终的设计产生严重的负面影响。一般可以存储于结构树的新工艺节点上，不仅要明确点位和法矢匹配流程图，夹层厚度提取和顺序也十分重要关键，计算得到连接法矢与被连接件相交时的线段长度，并且根据这一数据内容就可以判断出夹层厚度，推测出的夹层顺序，然后按照具体顺序完成输出。

（三）蒙皮制孔工艺的软件开发应用

除了上述两各方面之外，蒙皮制孔工艺的软件开发应用也是自动制孔工艺中最为关键的一点，软件设备是协助自动制孔完成工艺的关键，针对不同的关键技术节点设计出相应的模块。首先，要选择设计的蒙皮作为自动制孔区域，其次选择具体的基准孔和夹紧孔，最后对蒙皮制孔工艺进行分类筛选，获取到相应的信息，完成具体的工作。比如：可以借助CAA/CATIA这一平台，开发了自动制孔工艺设计软件，同时还可以保存相应的设计结果，提高设计效率，降低失误概率，有效提高制造工艺技术水平，为基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术奠定良好的基础。

二、基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺的装配制造设计

（一）装配件定位问题

在全面了解了基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺的关键技术节点后，想要进一步落实大飞机自动制孔连接化技术，想要明确装配制造设计工艺的具体内容，针对装配定位问题进行分析，从而为后续的装配工作奠定基础。由上可知，基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺的关键在于自动钻铆过程，以及制孔连接设备的坐标系、工装坐标系以及飞机全局坐标系的等方面，最大程度避免误差。在自动制孔工艺生产过程中，存在多方面因素会造成误差偏离的情况，一旦出现误差，就会造成制孔综合误差。在一些制造团队中会根据离线编程来对理论值进行线性插值补偿，但是这种方法本身复杂程度较高，会降低制孔工作效率，导致准备时间过长。根据实际经验来看，最佳的方式是适当提高定位孔的位置和尺寸精度，同时采用照片测量的方式，获取自动钻铆骨架的位置，分析误差，实现快速补偿，但是国内并没有大范围推广这种技术，因此目前还需要采取传统的方法，来减少误差^[2]。

（二）加工路径的规划

在进行自动制孔和连接化技术的过程中，需要全面考虑到末端执行器运动的路径、制孔和连接工艺过程，从而保证加工质量、加工效率、加工安全性。利用基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术来进行加工路径规划，可以保证工艺的安全性，并且可以为后续的仿真工作进行确认。比如：在制孔工艺中，主要针对制孔顺序、制孔质量进行分析，而且在生产过程中，受到空间限制等方面的影响，制孔顺序会对制孔刚度产生影响。比如：在无支撑制孔的过程中，如果想要保证基本刚度，可以在首孔和末孔之间进行预先连接。在这样的情况下，制孔刚度就可以得到保证，除此之外，如果制孔过程中出现了局部刚度下降的情况，可以适当改变制孔顺序，以此保证装配质量。加工路径的规划是非常复杂的过程中，需要综合多方面因素进行考虑，包括：加工工艺、连接刚度、加工安全性等。除此之外，还需要注意的是，在实际应用过程中严格按照基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺有关袁泽进行分组，明确具体的工艺方案，重点考虑工制孔的刚度和斌性问题，在此基础上，优化加工路径、提高加工效率，同时还要考虑分站式机器人分区优化、协调问题。

（三）装配设计和制造

在明确了配件定位问题、加工路径的规划等内容的基础上，还要对基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺的装配制造设计进行进一步分析，以此帮助关键技术进一步提高，真正突破传统工艺技术对其的束缚。大飞机蒙皮制孔与连接的装配设计制造较为特殊，需要根据实际的装配工件进行考虑，一般情况下，主要考虑的内容可以分为：连接骨架、蒙皮定位、夹紧方式等内容，基于上述几点内容，就可以建立形成制孔连接设备的坐标系、工装坐标系以及飞机全局坐标系，作为装配设计和制造的具体基准。以基于托架的自动钻铆机为例，在装配设计和制造的过程中，除了要考虑自动钻铆机的托架结构、连接接口、摆放位置、摆放姿态等内容，还要考虑到装配部件的定位基准。在实际设计的过程中，需要根据托架的情况，设计确定具体的定位卡板和基准。另外，为了避免存在位置误差，要在设计的过程中反复计算坐标，避免数据错误的问题出现。由此可知，在进行装配制造的过程中，需要反复修正，以此确保自动制孔和连接化技术得到有效应用。以非基于托架的自动钻铆机为例，在实际应用中工装固定不需要移动，这样的情况下，只需要完成位置和姿态调整。但依然存在误差，此时误差主要来源于末端执行器，可以采用柔性工装的方式，这种方式更适合基于蒙皮的大飞机自动制孔工艺的装配制造设计，可以进行高精度基准校准。除此之外，骨架问题也十分关键，可以快速自动修正制孔位置。还要针对模块化、标准化进行设计，以此实现自动制孔连接化技术一体化发展。

总结：综上所述，基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术，需要对大飞机自动制孔工艺技术进行全面分析，从而借助这一工艺技术，利用信息化技术，来完成连接化设计。完成自动制孔连接化设计后，出错的可能性大幅度降低，飞机数字化制造水平也得到充分提高，工艺设计效率也随之提升，让飞机制造行业得到发展。

参考文献：

[1]韩志仁,姜升.基于蒙皮的大飞机自动制孔连接化技术[J].沈阳航空航天大学学报,2018,35(04):29-35.

[2]郭文杰. 飞机自动制孔工艺设计及路径规划[D].沈阳航空航天大学,2016.

作者简介：王力（1995.03—），男，汉族，安徽省宿州市人，本科，助理工程师。